Temir yo`ldagi mikroprotsessorli qurilmalar va boshqaruv tizimlari”

1. Ishdan maqsad
Integral raqam-analogli o‘zgartirgich (RAO‘) ishi bilan tanishish va uni sinovdan o‘tkazish.


2. Umumiy ma’lumotlar
Raqam-analogli o‘zgartirgich (RAO‘) rezistiv matritsalari tuzilmasi. Raqamli qurilmani uzluksiz o‘zgarib turgan shakldagi axborotdan foydalanayotgan obyektlar bilan ulab turgan qurilmalarni tiklashda axborotni analogli shakldan raqamli shaklga va raqamli shakldan analogli ko‘rinishga o‘zgartirish talab etiladi. Vaqt davomida uzluksiz o‘zgarib turgan fizik kattaliklar qiymatlarini (kuchlanish, tok) analogli qiymatlarini avtomat tarzda raqamli kodlarning ekvivalent qiymatiga aylantiradigan qurilma analog-raqamli o‘zgartirgich (ARO‘) deb nomlanadi. Raqamli kodlar sifatida taqdim etilgan kirish qiymatlarini ularga ekvivalent biron-bir fizik kattalik (kuchlanish, tok va b.) bo‘lgan analogli qiymatiga avtomat tarzda o‘zgartiradigan qurilma raqam-analogli o‘zgartirgich (RAO‘) deb nomlanadi.
Shunday qilib, raqam-analogli o‘zgartirgich kirish ikkilamchi kodi, masalan, A_i(a₂a₁a₀) ni analogli ekvivalentga aylantirishga mo‘ljallangan. Chiqishning analogli kattaligi, odatda kuchlanish u_chiq, ba’zan me’yorlashtirilgan u_chiq.m = u_chiq/u_chiq.max, kirishga kelib tushgan tegishli A_i kodli kombinatsiyasiga mos tushadi va diskret vaqt momentlari uchun qayta tiklanadi (1, a-rasm). Almashib turadigan kirish raqamli kodlari chiqishdagi pog‘onasimon kuchlanishni keltirib chiqaradi (L  RAO‘ ideal uzatish tavsifi).
Raqam-analogli o‘zgartirishning quyidagilarni qo‘llagan holdagi ikki keng tarqalgan usuli mavjud:
 vaznli ikkilamchi-muallaq qarshiliklarga ega bo‘lgan rezistiv matritsa;
 ikki qarshilik nominaliga ega bo‘lgan, odatda R–2R matritsasi deb nom olgan rezistiv matritsa.
Vaznli ikkilamchi-muallaq qarshiliklarga ega bo‘lgan RAO‘ (3, b-rasm) quyidagilardan iborat: A_i ikkilamchi kod bilan boshqariladigan n ta S_i uzib-ulagichdan (har bir razradga bittadan); 2^n-1R qarshiliklari bo‘lgan vaznli ikkilamchi-muallaq rezistorli matritsadan; tayanch kuchlanish manbai u₀ va OK operatsion kuchaytirgichi chiqishidan, uning yordamida ikkilamchi-muallaq qarshilikli rezistorlar orqali o‘tadigan toklar analogli chiqish kuchlanishi u_chiq ga ega bo‘lish uchun jamlanadi.

1-rasm. Vaznli ikkilamchi-muallaq qarshiliklarga ega bo‘lgan RAO‘

Har bir i-razryad S_i uzib-ulagichini boshqarib, u a_i = 1 bo‘lganida tayanch kuchlanish manbai u₀ ga, a_i = 0 bo‘lganida esa umumiy shinaga ulanadi. Kalitlarga ulangan rezistorlar qarshiliklari 2^n-1R (n – kirish kodi razryadining raqami) shundayki, ular o‘zidagi tokning kirish kodi tegishli razryadining ikkilamchi og‘irligi (vazni) tokiga proporsionalligini ta’minlaydi. Demak, OK kirishidagi tok va RAO‘ chiqish kuchlanishi:

RAO‘ chiqishidagi kuchlanish kirishlardagi mavjud kod og‘irligiga proporsional, maksimal qiymat esa barcha razryadlar 1 qiymatiga ega bo‘lganda yuzaga keladi, ya’ni

va u har doim tayanch kuchlanishidan kvantlash qadamiga kichik:

Kichik va katta razryadlardagi rezistorlar qarshilik nominallari 2^n-1 marta farq qiladi va ularga yuqori aniqlik bilan rioya qilinishi shart. Masalan, 12-razryadli RAO‘ uchun 10 kOm qarshilikli rezistorning katta razryadida qo‘llanish kichik razryadga taxminan 20 MOm qarshilikli rezistor o‘zgartirgichi ulanishini talab qiladi. Rezistor nominallarining ko‘p sonliligi va ular aniqligiga qo‘yiladigan talablar, ayniqsa kirish kodi razryadlari ko‘p sonli bo‘lgan hollarda, integral texnologiya vositasida RAO‘ ni ishlab chiqishda qiyinchiliklar hosil qiladi.

R-2R matritsali ikkinchi RAO‘ sxemasida ikki nominal qarshilikli rezistorlar qo‘llanib, bunda R qarshilikli rezistorlar har bir razryadga ulangan (n = 3 teng bo‘lganida, 2-rasm). Biroq bu sxemada parazit sig‘imlar qiymatlari kattalashadi.





2-rasm. R-2R matritsali RAO‘

Sxemaning ishlash tamoyili rezistiv ajratgich R-2R ning kalitlar tutashganida tayanch kuchlanish manbai uchun yuklamaning doimiy qarshiligini saqlab turish xossasiga asoslanadi. Buning oqibatida R rezistori chiqishlarida, katta n  1 razryaddan boshlab, tayanch kuchlanish matritsaning har bir uzeliga kirayotgan tok kabi oldinma-ketin ikkiga bo‘linadi. Bunda R–2R matritsali o‘zgartirgich chiqishidagi kuchlanish:

Shunday qilib, RAO‘ chiqish kuchlanishi tayanch kuchlanish u₀ manbaiga ulangan uzib-ulagichlar tufayli kelib chiqadigan o‘z og‘irligi bilan kuchlanishlar summasiga proporsionaldir.

R–2R matritsali RAO‘ kamchiligi o‘zgartirish aniqligiga tutashgan holdagi uzib-ulagichlar qarshiliklari nobarqarorligining kuchli ta’sir ko‘rsatishi bo‘lib, bu RAO‘ tavsiflarining vaqt va haroratiga bog‘liq barqarorligini pasaytirib yuboradi. Bu kamchilikni ko‘p jihatdan kristalli yupqa plyonkali rezistorlar hamda KMDP-tranzistorlarida ishlangan uzib-ulagichlar qo‘llangan yarim o‘tkazgichli texnologiya kod-kuchlanish sxemalarida bartaraf etishga erishib, ularda nochiziqlilik tayanch kuchlanish u₀ ning 0,8% dan 0,003% gacha, tokning 5 mks dan mikrosoniyaning o‘ndan bir bo‘laklarigacha va undan qisqa, ko‘pincha kuchlanishning chiqish diapazoni 5 V. RAO‘ sxemalaridagi tayanch kuchlanish turlicha qutbli yoki ikki qutbli qilib tanlanishi mumkin.